第1讲学生版力学实验

实验技能与创新第1讲力学实验做真题明考向1真题体验透视命题规律真题再做120=三齢标怪尺CH1(h)1. （2018高考全国卷I, T22）如图，一弹簧上端固定在支 架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖 直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对 齐的装置，简化为图中的指针.现要测量图 中弹簧的劲度系数当托盘内没有砝码时， 移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950 cm ;当托盘内放有质量为 0.100 kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图（b）所示，其读数为 cm.当地的重力加速度大小为9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为N/m（保留3位有效数字）解析：标尺的游标为20分度，精确度为0.05 mm，游标的第15个刻度与主尺刻度对齐,则读数为 37 mm+ 15X 0.05 mm = 37.75 mm = 3.775 cm.弹簧形变量 x= （3.775 1.950）cm = 1.825 cm,砝码平衡时，mg= kx,所以劲度系数mg 0.100X 9.80k= x = 1.825X 102N/m 537 N/m.答案：3.77553.72. （2018高考全国卷川，T22）甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间.实验步骤如下:(1) 甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端，让木尺自然下垂乙把手放在尺的下端(位置恰好处于L刻度处，但未碰到尺)，准备用手指夹住下落的尺.(2) 甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子若夹住尺子的位置刻度为L重力加速度大小为 g,则乙的反应时间为 (用L、Li和g表示).(3) 已知当地的重力加速度大小为g = 9.80 m/s2, L = 30.0 cm , Li = 10.4 cm.乙的反应时间为s.(结果保留2位有效数字)(4) 写出一条能提高测量结果准确程度的建议： .解析：(2)根据自由落体运动的规律，得L Li = *gt2，解得t =2LL1.(3) 将 g = 9.80 m/s2, L = 30.0 cm= 0.300 m , Li= 10.4 cm = 0.104 m，代入 t =得 t = 0.20 s.(4) 建议：多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近尺子.答案：(2) (3)0.20 (4)多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近尺子3. (2017高考全国卷I,T22)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间实验前，将该计时器固定在小车旁，如图所示.实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车.在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴， 图(b)记录了桌面上连续的 6个水滴的位置.(已知滴水计时器每 30 s内共滴下46个小水滴)水滴水计头(b)(1) 由图(b)可知，小车在桌面上是 (填“从右向左”或“从左向右”)运动的.该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动.小车运动到图 (b)中A点位置时的速度大小为 m/s，加速度大小为 m/s2.（结果均保留2位有效数字）解析：（1）由于小车在水平桌面上运动时必然受到阻力作用，做匀减速直线运动，相邻水滴（时间间隔相同）的位置间的距离逐渐减小，所以由题图（b）可知，小车在桌面上是从右向 左运动的.（2）滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴，其滴水的时间间隔为s.根据匀变速直线运动的规律，可得小车运动到题图（b）中A点位置时的速度大小为VA =O.117；.133 m疋0.19 m/s.由逐差法可得，小车运动的加速度大小为a =20.037 m/s .0.150 0.117 + 0.133 0.100 m4T答案：（1）从右向左（2）0.19 0.0374. （2018高考全国卷n, T23）某同学用图（a）所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因 数跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平， 在木块上方放置砝码.缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小.某次实验所得数据在下表中给出，其中?4的值可从图（b）中弹簧秤的示数读出.7木板(砝码的质量m/kg0.050.100.150.200.25滑动摩擦力?/N2.152.362.55?42.93$：、H二=* =ts -=_tt-u5一!:!霊口s-I-BBaEBBa7r- -HLB -曲=旦=史刑=話Mi J4BBBU4S J w B4413 % * FT rf TA 3 一 TM-M:J l-sr-_ “:B!:eieElrRIB 一 Hi:订Hs蠶:1t翦Hlr:; 證盅證带翌瓷證-d faE- E- Bb .EL ! :童毘:蛊空 _*1 EV- f Ena UIE r SB 一爭EgssE导 EtvB* E p- nB rEKm k-ia c Ere ck E a 15(1 20 0.25(r)-Fu. r-r FBB BIT号一帝EsrrEHs一2_()o ojm o. ia1 2一一-三三三二三=-1二=npm.-3-J=1114回答下列问题:f4= N ；(2) 在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出?-m图线；(3) f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数卩及重力加速度大小 g之间的关系式为f=, f -m图线(直线)的斜率的表达式为k=;(4) 取g = 9.80 m/s2,由绘出的f -m图线求得卩=.(保留2位有效数字)解析：(1)由图(b)可读出弹簧秤的示数 f4= 2.75 N.(3)摩擦力表达式f= KM+ m)g,其斜率k=速f 2.93 2.15图线的斜率 k= = 0T215= 3.9 N/kg.解得严0.40.答案：(1)2.75(2) 如图所示 N BA U ! BA UB W a M BM IaHr- LalvM1 HI?V 9 Fn vrUS* En + =:E!5!Eii arias *1- l939 TBr “:一:=器“3.02.K2.62 A2.22oJ. k I, 4 亠 ! a BLB ! U!(3) 他 + m)g 进(4) 0.40考情分析命题特点与趋势一一怎么考1. 实验题的考查呈现由基础性向综合性的递进趋势.实验命题不避热点，注重陈题翻新，重点实验频繁考，其他实验“轮换”考，题目特点设置清晰，上手得分容易，但做好做全较难，能有效区分不同水平考生的能力.2. 重在考查实验探究能力，而非实验本身.新任务，新情境，原理设计，方法选择，条件控制，数据处理的公式法、列表法、图象法、平均值法和逐差法反复涉及，其中图象法 处理实验数据与结果规律性探索是高考的热点和亮点.3实验题反映科技进步，引领教育创新频闪照相机或光电计时器替代打点计时器， 气垫导轨替代长木板，数字化传感器直接测力或位移等，体现时代特征.解题要领一一怎么做1. 熟知各种器材的特性.2熟悉课本上的实验，抓住实验的灵魂一一实验原理，掌握数据处理的方法，熟知两类误差的分析方法.建体系记要点知识串联 熟记核心要点网络构建要点熟记1 系统误差：由于仪器本身不精密、实验方法粗略或实验原理不完善而产生的误差.系- _ - - _ - _ - _ I I统误差总是同样偏大或偏小.系统误差可以通过更新仪器、 完善原理和精确实验方法来减小.偶然误2 偶然误差：由各种偶然因素如测量、读数不准确、作图不规范造成的误差.差表现为重复做同一实验时总是时大时小.偶然误差可用多次测量求平均值或作图的方法来 减小.3. 有效数字：带有一位不可靠数字的近似数字叫有效数字.有效数字从左边第一个不为零的数字算起，如0.012 5为三位有效数字，中学阶段一般取2位或3位有效数字.4. 利用纸带求瞬时速度的方法在匀变速直线运动中，利用物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求解.测出与第n点相邻的前、后两段相等时间 T内的距离Xn和冷+ !，由公式Vn= XnT1算出.5. 利用纸带求加速度的方法Ax利用a= T7求解：在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下可利用AX= Xn+1 xn=aT2求加速度a.(2) 利用v -t图象求解：画出 v -t图象，图线的斜率为物体做匀变速直线运动的加速度.利用光电门求加速度/2 V2若两个光电门之间的距离为L,则利用速度与位移的关系 可求加速度，即a = V2研考向提能力考向研析掌握应试技能考向一游标卡尺和螺旋测微器的读数助备曹Wiuttj游标卡尺(不估读)All砧止动旋诩(1) 读数：测量值=主尺读数 (mm) +精度x游 标尺上对齐刻线数值(mm).(2) 常用精确度：10分度游标，精度 0.1 mm;20分度游标，精度 0.05 mm ;50分度游标，精度 0.02 mm测量值=固定刻度+可动刻度(带估读值)x 0.01 mm螺旋测微器(需估读)新题再练1.(1)用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示.测量方法正确的是 (选填“甲甲乙或“乙”).(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径，图丙所示的示数为 mm.解析：题图甲中夹小球的两个测量爪为外测量爪，测物体的外径，所以甲正确.(2)由螺旋测微器的读数方法，可知金属丝的直径mm.d= 6.5 mm + 20.0X 0.01 mm = 6.700答案：(1)甲 (2)6.700(6.699 6.701 均正确)2. 图中游标卡尺的读数为 mm，螺旋测微器的读数为 mm.1解析：游标卡尺的读数为1 = 52 mm+ 7 X刃mm = 52.35 mm ;螺旋测微器的读数为 d = 1.5 mm + 49.0 X 0.01 mm = 1.990 mm.答案：52.351.990(1.899 1.991 均正确)方法技巧游标卡尺和螺旋测微器读数时应注意的问题(1) 10分度的游标卡尺，以mm为单位，小数点后只有1位.20分度和50分度的游标卡尺以mm为单位，小数点后有 2位.(2) 游标卡尺在读数时先读主尺数据，再读游标尺数据，最后两数相加.游标卡尺读数不估读.不要把游标尺的边缘当成零刻线，从而把主尺的刻度读错.(4) 螺旋测微器读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出；要准确到0.01 mm，估读到0.001 mm，即结果若用 mm为单位，则小数点后必须保留三位数字.考向二“纸带类”问题的处理必备知识1.常规计时仪器的测量方法计时仪器测量方法秒表秒表的读数方法：测量值(t) =短针读数(ti) +长针读数(t2)，无估读打点计时器(1) t = nT(n表示打点的时间间隔的个数，T表示打点周期);(2) 打点频率(周期)与所接交流电的频率(周期)相同2两个关键点(1) 区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点.计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点.要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的取点方法是一样的.(2) 涉及打点计时器的实验均是先接通打点计时器的电源，待打点稳定后，再释放纸带.3. 纸带的三大应用(1) 判断物体运动性质. 若Ax= 0,则可判定物体在实验误差允许的范围内做匀速直线运动. 若Ax不为零且为定值，则可判定物体在实验误差允许范围内做匀变速直线运动.(2) 求解瞬时速度.做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度.如图所示，求打某一点的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔T的两段位移Xn和Xn+ 1,则打n点时的速度Vn= Xn n + (3) 用“逐差法”求加速度.如图所示0 12 345X4 x1X5 x2X6 x3因为务=亍，a2=H产，a3二亍所以a=ai + a?+ a33X4 + X5 + X6 Xi + X2 + X39t.新题旻练3 在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，如图所示，并在其上取了 A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，图中每相邻两个计数点 间还有4个点没有画出，打点计时器接频率f= 50 Hz的交流电源.ABCP尊甲 单*4 11F VG *i*:幻:iii1(1) 打下E点时纸带的速度VE =(用给定字母表示)；若测得d6= 65.00 cm, d3= 19.00 cm，物体的加速度 a=m/s2;如果当时交变电流的频率f50 Hz，但当时做实验的同学并不知道，那么测得的加速度值和真实值相比 (选填“偏大”或“偏小”).解析：(1)由于图中每相邻两个计数点间还有 4个点没有画出，所以相邻的计数点之间 的时间间隔为5T,禾U用匀变速直线运动的推论得ve=監Td5d3f.(2)根据匀变速直线运动的推论Ax= aT2可得a=XDG Xad3X 5T 2=罟/3= 30 碍(3) 如果在某次实验中，交流电的频率f50 Hz，则实际打点周期变小，根据运动学公式Ax= aT2得，测量的加速度值和真实的加速度值相比偏小.答案：曽(2)3.00(3)偏小4. (2017高考江苏卷)利用如图甲所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系.小车的质量为 M = 200.0 g,钩码的质量为 m= 10.0 g,打点计时器的电源为 50 Hz的交 流电.小车打点计时器纸带(1) 挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图乙所示选择某一点为计数点“ 0”依次每隔4个计时点取一个计数点.用刻度尺量出相邻计数点间的距离记录在纸带上计算打出各计数点时小车的速度v,其中打出计数点“ 1时小车的速度v1 =m/s.谕匍刃旷 诂 FT一(单位1 rm)2 | i将钩码的重力视为小车受到的拉力，取g= 9.80 m/s ,利用 W= mg Ax算出拉力对小车做的功 W.利用Ek= |mv2算出小车的动能，并求出动能的变化量AEk.计算结果见下表.-3W/(10 J)2.452.923.353.814.26-3AEk/(10J)2.312.733.123.614.00请根据表中的数据，在如图丙所示的方格纸上作出AEk -W图象.(4) 实验结果表明，AEk总是略小于W.某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的，用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F=N.解析：(1)小车能够做匀速运动，表明已平衡摩擦力.(2)每隔4个计时点取一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔为T= 0.1 s,X02Vi =1 2T0.228 m/s.描点画图，如图所示.2.0SO 3.54.0 4.5根据牛顿第二定律，对整体有mg= (m+ M)a，对钩码有 mg Ft= ma,联立可解得小车受到的实际拉力F计盘9.093 N.答案：(1)小车做匀速运动 (2)0.228 (3)如图(解析图)所示0.0935某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中动量的变化规律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车 A使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图甲所示，在小车A后连着纸带，打点计时器的工作频率为 50 Hz,长木板下垫着小木片以平衡摩擦力.打点计时器8.4 lO.SO*1 8.08(cm)乙(1) 若已得到如图乙所示的打点纸带，测得各计数点间距离并标在图上，点1为打下的第一个点，则应选 段来计算小车 A的碰前速度，应选 段来计算小车 A和小车B碰后的共同速度.(均选填“ 12”“ 23”“ 34”或“ 45”)(2) 已测得小车 A的质量mA = 0.40 kg,小车B的质量mB = 0.20 kg，由以上的测量结果 可得，碰前两小车的总动量为 kg m/s，碰后两小车的总动量为 kg m/s,由此可得出的实验结论是 .解析：(1)因小车做匀速运动，应取纸带上点迹均匀的一段来计算速度，碰前23段点迹均匀，碰后45段点迹均匀，故取 23段计算碰前小车 A的速度，45段计算碰后小 车A、B的共同速度.一 2m/s,其动量 PA= mAVA = 0.420X2310.50 X 10碰前小车 A的速度VA=m/s = 1.05T 0.02 X 5m/s = 0.695 m/s,其总动量 pab = (mA0.02 X 5X456.95 X 10 2kg m/s；碰后两小车的共同速度为vab = + mB)vAB = 0.417 kg m/s,由计算结果可知，在实验允许的误差范围内碰撞前后总动量不变.答案：(1)23 45 (2)0.420 0.417 在实验允许的误差范围内碰撞前后总动量不变考向三“橡皮条、弹簧类”实验助备曹1. 橡皮条、弹簧的弹力大小与伸长量之间的关系满足胡克定律，实验的数据处理中一 般选用图象法.2. 胡克定律描述的是在弹性限度内，橡皮条(弹簧)的弹力与形变量成正比，如果超出 弹性限度，正比关系不再成立.3图象法处理数据的要求(1) 作图一定要用坐标纸，坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定.(2) 要标明坐标轴名、单位，在坐标轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值.(3) 图上的连线不一定通过所有的数据点，应尽量使数据点合理地分布在线的两侧.(4) 作图时常通过选取适当的坐标轴使图象线性化，即“变曲为直”.有些时候，为了使坐标纸有效使用范围增大，坐标原点可以不从“ 0开始.新题再练6在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中:(1)以下说法正确的是 .A 弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B 用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C.用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D 用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等(2) 若某同学采用的实验装置如图甲所示，所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力.实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度. 有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在图乙中，请作出F -L图线. 由此图线可得出该弹簧的原长Lo=cm，劲度系数k =N/m.(结果均保留两位有效数字)(3) 若某同学把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长Lo,再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L,把L Lo作为弹簧的伸长量X,这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是0X 0K 0K 0ABCD解析：(1)弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度，否则弹簧会损坏，故A正确用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要保证弹簧位于竖直位置，使钩码的重力等于弹簧的弹力, 要待钩码平衡时再读数，故 B正确弹簧的长度不等于弹簧的伸长量，故 C错误拉力与 伸长量之比是劲度系数， 由弹簧决定，同一弹簧的劲度系数是不变的， 不同的弹簧的劲度系 数一般不同，故D错误.作出F -L图线，如图所示.弹簧处于原长时，弹力为零，故弹簧的原长Lo= 5 cm;图象的函数表达式为F = k(L-Lo)，故斜率表示劲度系数，劲度系数Fkk AL2.00.15 0.05N/m 20 N/m.(3) 当竖直悬挂时，由于自身重力的影响弹簧会有一段伸长量Li,但此时所挂重物的重力为0(F0)，结合弹簧弹力的特点可得，Fk(L L0 L”k(L L0) kLi= kx kLi,其图象只可能是C图.答案：(1)AB(2)图见解析5.0 20 (3)C7. (2017高考全国卷川)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示 1 mm)的纸贴在桌面上，如图(a)所示.将橡皮 筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡 皮筋处于原长.(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点 O此时拉力F的大小可由测力计读出.测力计的示数如图(b)所示，F的大小为 N.撤去(1)中的拉力，橡皮筋 P端回到A点，现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将 P端拉至O点.此时观察到两个拉力分别沿图 (a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数 读出两个拉力的大小分别为 F14.2 N和F25.6 N.(i )用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O点为作用点，在图(a)中画出力F1、F?的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合；hlldllllllllllllla iii.nn= illlllilLUlllllljUlllllllyX-FijF* z-瓦(ii )F合的大小为 N , F合与拉力F的夹角的正切值为 .若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则.解析：(1)由测力计的读数规则可知， 读数为4.0 N .(2)( i )利用平行四边形定则作图；(i ) 由图可知F合=4.0 N，从F合的顶点向x轴和y轴分别作垂线，顶点的横坐标对应长度为 1 mm , 顶点的纵坐标长度为 20 mm，则可得出F合与拉力F的夹角的正切值为 0.05.答案：(1)4.0(2)( i )如图所示 (ii )4.00.05IIIII u i iI ill 1011111111iililiiihi i i.al i i i i7Ft/i*iii r考向四“光电门类”实验助备舸1. 光电门的结构光电门是一个像门样的装置， 一边安装发光装置，一边安装接收装置并与计时装置连接.2. 光电门的原理当物体通过光电门时光被挡住，计时器开始计时，当物体离开时停止计时，这样就可以 根据物体大小与运动时间计算物体运动的速度.(1)计算速度：如果挡光片的宽度为d,挡光时间为 At，则物体经过光电门时的瞬时速度v=iv2 、(2)计算加速度：利用两光电门的距离 L及a= 2L 计算加速度.新题再练bb8如图所示，为测量做匀加速直线运动小车的加速度，将宽度 均为b的挡光片A、B固定在小车上，测得二者间距为d.(1) 当小车匀加速经过光电门时，测得两挡光片A、B先后经过光电门的时间为Ati和At2，则小车加速度a =.(2) 为减小实验误差，可采取的方法是 .A .增大两挡光片的宽度 bB .减小两挡光片的宽度 bC.增大两挡光片之间的间距dD 减小两挡光片之间的间距d解析：(1)本题考查测量匀加速直线运动的加速度实验及误差分析小车经过A点时的瞬时速度_b_VA= Ati，小车经过B点时的瞬时速度_b_VB= At2,由公式 2ad= vB-vA,解得加速度a=四护=2d+?二b】-b来更加精确地获得d来增加小车运动的时(2)为了减小实验误差，可采取的措施有通过减小两挡光片的宽度 小车经过A和B点时的瞬时速度，或通过增大两挡光片之间的距离 间来减小时间的测量误差，故选 B、C.b2 i 答案：刃K1苛(2)BC9某研究性学习小组利用气垫导轨验证牛顿第二定律，实验装置如图甲所示在气垫 导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B,滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器将采集到的数据传送给计算机.滑块在细线的牵引下向左做加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到电压U随时间t变化的图象.(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的ti时)，说明气垫导轨已经水平.(2)用螺旋测微器测遮光条宽度d,测量结果如图丙所示，则d =mm.(3) 滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若&2和d已知，要对滑块和钩码组成的系统验证牛顿第二定律，还应测出两光电门间距离 L和 (写出物理量的名称及符号 ).(4) 若上述物理量间满足关系式 ，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统满足牛顿第二定律.解析：(1)检验气垫导轨水平的方法是轻推滑块，看滑块是否做匀速直线运动， 故应使ti(2)本题中固定刻度的读数为8 mm(半毫米刻度线未露出)，可动刻度上与固定刻度水平线所对的读数为47.5（要估读一位），所以遮光条的宽度 d= 8.475 mm.对滑块和钩码组成的系统，由牛顿第二定律得 mg = （m+ M）a，结合题中Ati、&2、d、L及v2= S+ 2aL可以测量加速度，故还需要测量滑块P和遮光条的总质量 M.对钩码Q,由牛顿第二定律得 mg F = ma,对滑块，由牛顿第二定律得F = Ma，两式联立得 mg = （m + M）a,其中加速度为a= *（为2（为2即只需要证明mg=叫2严【（Ab2（Ab） （2017高考全国卷H ）某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加 速度之间的关系使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器.-答案：（1）= （2）8.475（在8.4748.476之间均正确）（3）滑块P和遮光条的总质量 MM + m d 2 z d 2 mg=w【（ At2） （Ap限训练通高考1科学设题拿下高考高分（45分钟）1 用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图甲所示，此示数为mm,用20分度的游标卡尺测量某物体的厚度时，示数如图乙所示，此示数为mm.I运动方向实验步骤如下： 如图（a）,将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；t; 当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间 用s表示挡光片沿运动方向的长度如图(b)所示,V表示滑块在挡光片遮住光线的t时间内的平均速度大小，求出v ;使滑块上的挡光片前端与中位置相同，令滑块由静止开 将另一挡光片换到滑块上,始下滑，重复步骤； 多次重复步骤； 利用实验中得到的数据作出v - 图，如图(c)所示.完成下列填空:(1) 用a表示滑块下滑的加速度大小，用VA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，贝U v与va、a和t的关系式为v =.(2) 由图(c)可求得，va=cm/s, a=cm/s2.(结果保留3位有效数字)3. 在“验证动量守恒定律”的实验中，气垫导轨上放置着带有遮光板的滑块A、B, 遮光板的宽度相同，测得滑块的质量分别为 m!和m2.如图a所示，实验中，用细线将两个滑块 拉近使轻弹簧压缩，然后烧断细线，轻弹簧将两个滑块弹开，测得滑块A、B通过光电门的时间分别为ti、t2.aTofals?刻度三三三三_(1) 图b所示为甲、乙两同学用螺旋测微器测遮光板宽度d时所得的不同情景由该图可知甲同学测得的示数为 mm,乙同学测得的示数为 mm.(2)用测量的物理量表示动量守恒应满足的关系式为(用 mi、m2、h、t?、d 表示),被压缩弹簧开始贮存的弹性势能Ep=4. (2016高考全国卷H )某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接.向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能.(1)实验中涉及下列操作步骤： 把纸带向左拉直松手释放物块接通打点计时器电源向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是 (填入代表步骤的序号).(2) 图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果.打点计时器所用交流电的频率为 50 Hz由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为 m/s比较两纸带可知， (填M”或L”纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大.5 利用气垫导轨验证动能定理，实验装置示意图如图所示.遮光条 光电门1光电门2滑块酣线定滑轮吒垫导软打拉力传感器”人却托盘实验主要步骤如下： 在水平桌面上放置气垫导轨，将它调至水平； 用游标卡尺测量遮光条的宽度 d ； 由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离L； 将滑块移至光电门1左侧某处，待托盘静止不动时， 释放滑块，从固定在滑块上的拉力传感器读出细线拉力的大小F，从数字计时器读出遮光条通过光电门1的时间At!,通过光电门2的时间At2； 用天平称出滑块、遮光条和拉力传感器的总质量M.回答下列问题：（1）以滑块（包含遮光条和拉力传感器）为研究对象，在实验误差允许的范围内，若满足关系式（用测量的物理量的字母表示），则可认为验证了动能定理；关于本实验，某同学提出如下观点，其中正确的是 ；A .理论上，遮光条的宽度越窄，遮光条通过光电门的平均速度越接近瞬时速度B 牵引滑块的细绳应与导轨平行C.需要考虑托盘和砝码受到的空气阻力对实验结果产生的影响D 托盘和砝码的总质量 m必须远小于滑块、遮光条和拉力传感器的总质量M不计空气阻力，已知重力加速度g和实验测得的物理量，根据“ mg- F = ma”，可以计算托盘和砝码的总质量m.若不考虑遮光条宽度的影响，计算出托盘和砝码的总质量为mi；若考虑遮光条宽度的影响，计算出托盘和砝码的总质量为m2,贝U m!m2（选填“大于” “等于”或“小于”）.6某实验小组的同学制作了一个弹簧弹射装置，轻弹簧两端各放一个金属小球（小球与弹簧不连接）,压缩弹簧并锁定，然后将锁定的弹簧和两个小球组成的系统放在内壁光滑的金属管中(管径略大于两球直径)，金属管水平固定在离地面一定高度处，如图所示.解除弹簧锁定，则这两个金属小球可以同时沿同一直线向相反方向弹射.现要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，并探究弹射过程所遵循的规律，实验小组配有足够的基本测量工具，并按下述步骤进行实验：用天平测出两球质量分别为mm2;用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h;解除弹簧锁定弹出两球，记录下两球在水平地面上的落点M、N.根据该小组同学的实验，回答下列问题：(1) 要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，还需要测量的物理量有.A .弹簧的压缩量 AxB .两球落地点 M、N到对应管口 P、Q的水平距离xi、X2C.小球直径D .两球从弹出到落地的时间ti、t2(2) 根据测量结果，可得弹性势能的表达式为 (3) 用测得的物理量来表示，如果满足关系式 ，则说明弹射过程中系统动量守恒.7某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.实验步骤：将弹簧测力计固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿 竖直方向.如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧测力计的挂钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧测力计示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为 Oi、O2,记录弹簧测力计的示数F，测量并记录 Oi、O2间的距离(即橡皮筋n|11LL%的长度I).每次将弹簧测力计示数改变0.50 N，测出所对应的I，部分数据如下表所示:F/N00.501.001.502.002.50l/cmI010.9712.0213.0013.9815.05找出中F= 2.50 N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O ，橡皮筋的拉力记为Foo,.在挂钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在挂钩上，如图乙所示.用两圆珠笔尖成适当 角度同时拉橡皮筋的两端，使挂钩的下端达到0点，将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋0A段的拉力记为Foa, 0B段的拉力记为Fob.完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在图丙中画出F -I图线，根据图线求得lo=cm.测得 0A= 6.00 cm, OB = 7.60 cm,贝U Foa的大小为N.根据给出的标度，在图丁中作出Foa和Fob的合力F 的图示.通过比较F 与的大小和方向，即可得出实验结论.解析：(1)根据表格数据，作出F -I图线，图线的横截距即表示橡皮筋原长，因此lo= 10.0cm.橡皮筋总长1 = 0A + 0B = 13.60 cm,根据F -I图线，可读出橡皮筋长度I = 13.60 cm时橡皮筋的拉力为1.80 N.(3) 根据平行四边形定则作图，对角线表示合力F .若F 与Foo,在误差范围内大小相等、方向相同，就表明力的平行四边形定则是正 确的